Lilo est une fille Hawaïenne solitaire qui adopte un petit chien qu'elle nomme Stitch. Celui-ci serait l'animal de compagnie parfait s'il n'était pas en réalité né d'une expérience génétique, qui se serait "échappée" d'une planète étrangère et aurait atterri en catastrophe sur la Terre.

Par son amour, sa foi et la croyance inébranlable en "ohana" (le concept hawaïen de famille), Lilo parvient à toucher le coeur de Stitch et lui donne une chose qu'il n'a jamais été conçu pour avoir; la capacité de se soucier de quelqu'un d'autre.